42年，拔都闻窝阔台死讯，率军东返，留驻也的里河下游，统治所征服的钦察、斡罗思等地区。
窝阔台在位期间，大蒙古国的政治、经济制度逐步完备。1229年，制定了蒙古民户的羊马抽分及其他差发（见科差）制度，限制诸王、那颜任意科取；进一步健全驿站（见站赤）制度，从各千户签调站户当役，规定使臣往来需经由驿路，以免骚扰沿途百姓，乘驿者需持有牌子文字，方许付给驿马、饮食；又命人在沙漠地区掘井，以扩大牧场。1235年，签调汉族工匠，于斡耳寒河（今蒙古鄂尔浑河）旁建立哈剌和林城廓，作为都城。对所征服的定居农业地区，其统治和剥削方式也作了初步改革。窝阔台即位后，即采纳耶律楚材的建议，在中原汉地实行征税办法，规定“汉民以户计，出赋调”，以耶律楚材主管其事。1230年，设立十路课税所，专掌征收钱谷。1234年灭金后，下令检括中原民户，命失吉忽秃忽为中州断事官，主持括户。次年，各路同时编籍户口，总数一百一十多万户，称为乙未（1235）户籍。按照蒙古分封制度，窝阔台将一部分中原州县民户分赐给诸王、贵戚、功臣为食邑，计七十多万户，其余民户则作为皇室共有财产，直属大汗政府。又采纳耶律楚材建议，规定受封贵族只在分地置达鲁花赤监临，由朝廷设官征赋，按其应得份额颁给。分民每两户出丝一斤纳于政府，每五户出丝一斤纳于受封者，称为五户丝。同时制定了各类人户的丁税、地税以及商、盐诸税之法。在西域地区，实行征收丁税的办法，以花剌子模人牙老瓦赤主管其事，并先后设立了管理河中和呼罗珊等地的行政机构。窝阔台晚年信用回回商人，任命牙老瓦赤为中州断事官，准许富商奥都剌合蛮扑买中原课税，加倍搜括中原人民。1241年窝阔台去世，皇后乃马真氏称制，政事愈坏，对人民的剥削更加沉重。
从贵由到蒙哥 1246年，窝阔台长子贵由立为大汗。拔都与贵由不和，借口患病不参加选汗大会。蒙古皇室的内讧开始激化。次年，贵由任命亲信大臣野里知吉带为西征军统帅，授以统辖波斯及其以西诸地的全权。1248年，贵由亲率护卫军西行，声言到叶密立养病。拖雷妻唆鲁禾帖尼认为贵由此行当是谋攻拔都，秘密遣人向拔都报信。拔都严兵为备。三月，贵由死于横相乙儿之地（今新疆青河东南），皇后斡兀立海迷失摄政。时拔都驻兵于其封地东境，召集诸王会议，推举拖雷长子蒙哥为大汗。察合台、窝阔台两系诸王拒不参加会议，亦不承认其推选有效。次年，蒙哥又于怯绿连河上游成吉思汗大斡耳朵之地召集大会，察合台、窝阔台两系再次抵制，拖延了两年。1251年，到会的东西道诸王、诸将始定议奉蒙哥即位。窝阔台孙失烈门、脑忽和脱脱三人率其部属密谋来袭，谋泄被捕。蒙哥开始镇压两系政敌，杀斡兀立海迷失及贵由亲信大臣镇海、野里知吉带等，将失烈门等三王发配军前效力。
自窝阔台去世后，蒙古统治集团内部争夺汗位的斗争愈演愈烈，选汗大会一再推延，以致大汗之位两度虚悬约八年。在这期间诸王贵戚各自为政，滥发牌符，遣使四出，征敛珠宝财物。斡脱商人各持令旨，恃势勒索。蒙哥即位后，极力恢复大汗的权威和政令的统一。他下令整饬民政，尽收旧发牌符；加强汉地、中亚和波斯三大行政区的统治机构（汉文史籍称为燕京、别失八里、阿母河三行尚书省）。又命弟忽必烈总领漠南汉地军国庶事，统兵南征大理、南宋；命弟旭烈兀总领波斯之地，统兵西征未服诸国。1252年起，在全蒙古国范围内重新进行户口登记，编造籍册，并再次分封诸王贵族。
忽必烈受命后，即南驻金莲川（在滦河上源），建立藩府，继续招聘汉族知识分子为谋士，访问治道。他采纳刘秉忠、张文谦、姚枢、史天泽等人意见，奏准设立邢州安抚司和河南经略司，整顿地方行政，设立屯田。1253年，统兵征大理，以为迂回包抄南宋之计。分军三路，取道吐蕃之地，过大渡河，抵金沙江，降摩些（纳西族）部。十二月，克大理城，用刘秉忠、姚枢之策，下令禁止杀掠。留兀良合台继续征讨云南诸部，自己班师北归。1254年，在所受京兆分地设立关中宣抚司加以治理。1256年，命刘秉忠于滦河上游选地建城，营造宫室，名为开平（见上都）。
旭烈兀军于1256年消灭盘踞波斯北部诸山寨的“木剌夷国”（阿拉伯语mulahidah的音译，意为异端者，此指伊斯兰教亦思马因派）；1258年攻陷报达（今伊拉克巴格达），灭回回哈里发（Khaiifai，伊斯兰教领袖的称号，阿拉伯语意为继承者。此处指阿拔斯朝）。次年，旭烈兀分兵三路侵入叙利亚。
蒙哥于1257年亲统大军征宋。他自领西路军攻四川，命宗王塔察儿统东路军攻荆襄、两准。蒙哥见中原诸侯、士人归心忽必烈，关中、河南财赋又多为藩府所得，甚为猜疑，便夺忽必烈兵权，不使领兵出征，并遣大臣阿蓝答儿等到陕西主管政务，钩考关中、河南钱谷，尽罢忽必烈所置宣抚、经略诸司。1258年七月，蒙哥入川，与原在四川掌管军事的蒙古都元帅纽璘、汉军万户刘黑马、巩昌总帅汪德臣等合兵，沿嘉陵江南下。南宋守臣凭险抵抗。1259年二月，蒙哥率军围合州钓鱼山（今四川合川县东），连攻五月不克（见钓鱼城之战）。
塔察儿所统东路军略地至长江，无功撤回，蒙哥不得已于1258年底改命忽必烈统率。1259年春，忽必烈会东路诸王、将领于邢州；七月，至汝南，申明军令，戒诸将勿妄杀，并使杨惟中、郝经等宣抚江淮。同月，蒙哥病逝于钓鱼山下。忽必烈得知蒙哥死讯，仍继续渡淮南下，进围鄂州。这时，留镇漠北的阿里不哥力图乘机控制漠南，发诸部兵直趋关陇，并派亲信至燕京掌管汉地政务，签诸道军。忽必烈恐阿里不哥先踞汗位，遂采纳郝经等人建议，
旭烈兀军攻击报达城图
1218…1260年
与南宋贾似道密订和约，立即回师北归。
1260年春，旭烈兀在叙利亚得到蒙哥死讯，也引军退回波斯，留先锋怯的不花继续征进。九月，怯的不花军在阿音扎鲁特（今耶路撒冷北）被密昔儿（埃及）军击溃，蒙古西征之役至此告一段落。
元朝的统治
元王朝的建立 1260年三月，元世祖忽必烈在开平召集忽里台，即大汗位，建元中统，任用汉地士人，建立起中书省、十路宣抚司以及负责中原汉地政务的燕京行中书省等行政机构，巩固了在中原地区的统治地位。阿里不哥也在漠北召开忽里台，称汗，据有漠北地区。驻军六盘山的蒙古军主帅浑都海、奉蒙哥命主管陕西政务的刘太平，以及四川蒙古军的一些将领，拥护阿里不哥为汗，企图以秦蜀之地响应。忽必烈遣廉希宪为京兆等路宣抚使，急驰赴任，杀刘太平、霍鲁海和四川军中附阿里不哥的将领。不久，诸王合丹、汪良臣等合军，击败浑都海和逾漠南下应援的阿蓝答儿，于是完全控制了关陇川蜀地区。同时，忽必烈亲自率师北征，前锋移相哥败阿里不哥军，迫使他退守吉利吉思。次年秋，阿里不哥又移师东还，袭败移相哥，大举南进，与忽必烈激战于昔木土脑儿，双方死伤相当，各自退兵。因忽必烈切断了汉地对漠北的物资供应，阿里不哥陷于窘境，便派阿鲁忽（察合台孙）前往主持察合台兀鲁思。但阿鲁忽取得汗位后，拒绝向阿里不哥提供物资，并扣留其使者，于是阿里不哥举兵西击阿鲁忽，残破亦列河（伊犁河）流域。至元元年（1264），阿里不哥众叛亲离，势穷力竭，向忽必烈投降。至此，忽必烈终于控制了岭北局势，并将势力伸入畏兀儿地区。
忽必烈在与阿里不哥争位战争之初，即已承认旭烈兀对阿母河以西土地的统治权，原来由大汗直接领有的波斯诸地遂变为大汗的宗藩伊利汗国。伊利汗国与立国于钦察草原的术赤后王（见钦察汗国）之间又为领土争端爆发了长期战争。大蒙古国分裂了。
中原汉地成为忽必烈政权的重心，他顺应时势，全面推行“汉法”，改革蒙古统治者对汉地的统治方式。
石狮 北京元大都遗址出土
双凤麒麟石雕 北京元大都遗址出土
1262年，山东行省大都督李璮趁北边有战事，结宋为外援，占据济南，并企图策动华北各地诸侯响应。忽必烈调集重兵围攻济南，七月城破，李璮被杀。忽必烈因势利导，罢世侯，置牧守，分民、兵之治，废州郡官世袭，行迁转法。由于中原各地数十年专制一方的大小诸侯的势力受到限制和削弱，中央集权获得加强。中统、至元之初，元廷博采汉族士大夫建议，遵循中原传统制度，同时也采取了充分保障蒙古统治者特殊权益的各种措施，大体奠定了元朝一代政制的规模。中统四年（1263），以开平为上都。至元元年，升燕京为中都。四年，始于中都旧城东北建造新城。至元八年十一月，诏告天下，正式建国号大元。九年，升中都为大都。
统一全国 北方政局稳定后，忽必烈决定采用南宋降将刘整建议，先拔襄阳，浮汉水入长江，进取南宋。至元五年（1268），命阿术、刘整督师，围困隔汉水相望的襄、樊重镇，襄樊军民拒守孤城达六年。至元十年初，元军攻下樊城，襄阳守帅吕文焕出降（见襄樊之战）。次年六月，忽必烈命伯颜督诸军，分两路大举南进。左军由合答节度，以刘整为前锋，由淮西出师。伯颜本人与阿术领右军主力，九月，自襄阳出发，沿汉水入长江；同时，命董文炳自淮西正阳南逼安庆，以为呼应。十二月，元水师入长江，克宋江防要塞阳逻堡。宋汉鄂舟师统帅夏贵遁，汉阳、鄂州宋军降。伯颜分兵留阿里海牙经略荆湖，自领水陆大军顺流而东，以吕文焕为前锋。宋沿江诸帅多为吕氏旧部，皆不战而降。十二年二月，贾似道被迫督诸路精兵，抵御元军。这时，他仍企图奉币称臣议和，被伯颜拒绝，只好在池州下游丁家洲勉强与元军会战。因宋军内部不和，一触即溃。同年秋，伯颜从建康（今江苏南京）、镇江一线分兵三道趋宋都临安（今浙江杭州）。十三年正月，宋幼帝赵■上表降元，宋亡。十六年，完全占领四川，又追灭南宋卫王于崖山，完成了全国的统一。元朝的统一，结束了自唐末藩镇割据以来国内的南北对峙、五六个民族政权长期并存的分裂和战乱局面，推动了多民族统一国家的巩固和发展。
远征海外 灭宋后，忽必烈对邻近诸国发动了一系列的战争。至元十一年，侵日军无功而还。十八年，又分两路进攻日本，由唆都率蒙古、汉军、高丽军从高丽东渡对马海峡，范文虎率新附军（元政府收编的南宋军队）从庆元（今浙江宁波）浮海北进。元军在日本鹰岛遇飓风，战船多坏，将卒溺死者众，又遭日军掩杀，几乎全军覆没。十九年，遣唆都从广州渡海攻占城，连战逾年。二十一年至二十二年，镇南王脱欢（忽必烈子）发兵侵安南（今越南北部），命唆都从占城北上助战，南北夹攻。安南王撤离都城，其主力走匿山林，避免与�